深基坑圓環(huán)形支撐施工技術(shù)運用

深基坑圓環(huán)形支撐施工技術(shù)運用,基坑,圓環(huán),支撐,施工,技術(shù),運用 第 2 9卷第 9期 V0 1 2 9 No 9 建筑施1-B U I L D I N G C 0 N S T R UC T I O N 深基坑 圓環(huán) 形支撐施工技 術(shù)運用 Con s t r uc t i on Te c hnol og y o f Ci r c ul a r Br a c i n g Appl i e d t o De e p F ounda t i on Pi t 口秦立標 陳永康(t-海市第七建筑有限公司 2 0 0 0 5 0)【摘 要】針對實際工程結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境的特點，深基坑圍護十字對撐和圓環(huán)形兩種支撐體系，通過對比支撐體對核心筒施 工的影響及基坑挖運土的難 易，采用 圓環(huán)形 支撐體 系，在 保證基坑安 全的同時，加快 了施 工速度，滿足 了工期要 求，取得 了良 好的社會和經(jīng)濟效益?！娟P(guān)鍵詞】深基坑圍護 圓環(huán)形支撐 十字對撐 工期 【中圖分類號】T U 7 5 3 ，文獻標識碼 B 【文章編號】1 0 0 4 1 0 0 1(2 0 0 7)0 9 0 6 7 7 0 3 隨著城市高層建筑的大量興建，深基礎(chǔ)施工與曰俱增，如何在保證深基坑施工安全的同時，提高施工速度，確保施 工工期，一直是工程實踐中的重點與難點。1 工程概況 高寶金融大廈為一幢高級商業(yè)辦公寫字樓，位于上海浦 東新區(qū)小陸家嘴金融區(qū)陸家嘴環(huán)路、花園石橋路路口，臨近 黃浦江。主體建筑為地上 4 2層辦公樓及 5層裙房，3 層地 下 室，建筑高度為 1 9 8 m。主樓為核心筒 一框架型鋼混凝土組 合結(jié)構(gòu)?；A(chǔ)底板面標高為 一 1 6 8 5 0 m，主樓區(qū)結(jié)構(gòu)底板厚 為 2 8 m，裙房區(qū)底板厚為 1 2 m，電梯井落深最低處標高 一2 2 9 0 0 m。工程基坑近似矩形略呈發(fā)散狀，基坑長約 9 O m，寬約 7 4 m，基坑占地面積為 5 5 4 0 m ，基坑開挖深度裙樓區(qū)為 1 8 2 5 0 Il l，主 樓 區(qū) 為 1 9 8 5 0 m，局 部 電梯 井 落 深 區(qū) 為 2 5 6 0 0 m。工程周邊管線較多，主要管線有西側(cè)道路下電纜 管道，距離基坑約 7 m，北側(cè)道路下煤氣管道，最近距離基坑 約 8 m 2 基坑 圍護 支撐體 系選型 2 1 圍護設(shè)計方案 基坑圍護設(shè)計提出的初步方案為地下連續(xù)墻(兩墻合 一)+4道 中部十字對撐、四周邊桁架 的鋼筋混 凝土支撐體 系(圖 1)。施工單位在綜合考慮了業(yè)主進度要求、施工場地等 多方面因素后，對初步方案中支撐體系的布置提出了建議，將十字對撐桁架布置形式改為圓環(huán)撐布置形式，即中間設(shè)置【作者簡介】秦立標(1 9 7 4 一)，男，本科，工程師。聯(lián)系地址：上海市 武夷路 1 5 0號(2 0 0 0 5 0)?！臼崭迦掌凇? 0 0 7 0 8 0 2 6 0 m的圓形環(huán)撐、四周設(shè)邊桁 架，利用圓形支撐 受壓特 點，形成完整支撐體 系(圖 2)。圖1“十字對撐”支撐體系 布置形式 2 2兩種支撐形式方案的比較 2 2 1 對豎向結(jié)構(gòu)影 響 圖 3 兩支撐體 系布 置形式對豎向結(jié)構(gòu)影響比較 圖3明顯看出，對撐支撐因布置形式的限制，中心十字 撐始終無法避開主樓核心筒區(qū)域和部分勁性柱，在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu) 施Tro t-，必須嚴格遵循“拆一道撐、施工一層結(jié)構(gòu)”的原則：而 圓環(huán)形支撐系統(tǒng)則完全避開了主樓核芯筒區(qū)域及主樓的勁 性柱，可以考慮在不拆撐的情況下進行主體結(jié)構(gòu)施工，總工 6 7 7 維普資訊 http:/ 第 9期 秦立標、陳永康：深基坑圓環(huán)形支撐施工技術(shù)運用 9，2 o o 7 期時間大量縮短。2 2 2 施工棧橋布置 大 門 大 門 圖 4 兩支撐體 系棧橋布置形式對現(xiàn) 場運輸影響 比較 本工程場地狹小，現(xiàn)場周邊圍墻幾乎緊貼基坑邊線，且 西側(cè)通道不得行車。十字對撐體系中，車輛實際上只能從棧 橋東側(cè)及南側(cè)行車，則交通嚴重受限；圓環(huán)形支撐棧橋布置 在基坑的四個角落，車輛運行受限制較小，交通暢通無阻(圖 4)。2 2 3 土方 開挖速度 深基坑土方施 工的難 點在于支撐部位 下低 凈空 的土方 開挖，這是支撐制約挖土進 度的瓶頸。十字對撐形式 下的土方開挖主要利 用 4個相 對空曠場 地，土翻運至棧橋邊，再駁運出現(xiàn)場。而圓環(huán)形支撐形式下，以 4個棧橋為中心，周邊土方往棧橋集中，再駁運出場，相較 于十字對撐下共用 2條棧橋道路、2個出口的情況，圓環(huán)形 支撐則充分利用了現(xiàn)場環(huán)通的施工道路，采取的是“分而治 之”的原則，4個棧橋相互獨立，互不影響，且機動性、協(xié)調(diào)性 強。2 2 4 經(jīng) 濟性 比較 十字對撐體系支撐數(shù)量較多，工程量較大，而圓環(huán)支撐 盡管支撐截面尺寸變大，但支撐數(shù)量減少，因而工程量較小。支撐工程量對比見表 1。表 1 兩種支撐體系工程量對比 6 7 8 、表 1 僅是支撐混凝土量比較，得出直接的節(jié)約費用，如 果考慮到圓環(huán)支撐在進度上的優(yōu)勢，得出的間接效益更是可 觀。但 由于支撐體系呈 圓環(huán)形布置，立柱系統(tǒng)與主體結(jié)構(gòu)工 程樁不對齊，一定程度上影響了主體工程樁作為立柱樁的利 用率，需要加打一些立柱樁。2 3 圍護支撐體 系的確定 通過以上分析比較，經(jīng)業(yè)主、設(shè)計及施工單位三方多次 討論后，最終采納施工單位的意見，選擇地下連續(xù)墻(兩墻合 一)+4 道鋼筋混凝土圓環(huán)撐布置方案。圓環(huán)形支撐 6 0 m，中心標 高分 另 1 為 一 2 1 0 0 m，一 6 9 0 0 m，一 1 1 5 0 0 m，一 1 5 3 0 0 m。并 布 置 了伸入 基 坑 內(nèi)部 的 4個 施 工 棧 橋。采 用 8 5 0 6 0 0 m m三軸水泥土攪拌 樁進行被 動土體加固，土體 加固及 地下連續(xù)墻之間間隙采用壓密注漿，電梯井落深區(qū)域及結(jié)構(gòu) 底板高低變化處采用高壓旋噴樁加固處理(圖5)。圖 5 圍護結(jié)構(gòu)剖面 3 基坑降水施 工 根 據(jù)地質(zhì)勘察報 告，本 工程屬濱海平原地 貌類型，場地 淺層地下水主要為的潛水，靜止穩(wěn)定水位埋深在 1 3 1 5 m 之間。場地中第層砂性土是上海地區(qū)第一承壓含水層，其埋 深在離地面約 3 1 5 m下，最小埋深約在 3 0 4 m，基坑開挖后 會產(chǎn)生突涌的可能性。3 1 淺層水 降水 根 據(jù)單 口疏干井控制面積 為 2 2 0 m 的原則，整個基坑 共布置 2 5口疏干井，深度 2 5 m。自然地坪至第一道支撐底，挖深為 2 3 m，采用輕型井點降水，共布置 3 套輕型井點，每 套約長 5 0 m左右，濾管長度 6 m。3 2 減壓井減壓降水 3。2。1 承壓水分析 通過現(xiàn)場抽水試驗，對基礎(chǔ)基坑底板穩(wěn)定性進行分析，本工程基坑開挖至 1 7 8 8 0 m范圍內(nèi)不要降第層承壓水；基 坑挖深 至 一1 9 6 5 0 m時，水 位控 制在 一1 1 5 4 0 m時，能保證 維普資訊 http:/ 2 0 0 7 秦立標、陳永康：深基坑 圓環(huán)形支撐施工技術(shù)運用 第 9期 基坑大底板 的安全開 挖；基 坑深 一 2 5 7 0 0 m左 右時，水位控 制在 一 2 1 9 1 0 m時，能保證電梯井深坑的安全開挖。3 2 2 承壓水減壓降水 根據(jù)降水計算并綜合考慮到降水對周邊環(huán)境的影響，確 定工程減壓井的布置原則為：以坑內(nèi)為主，坑外為輔。整個基 坑在坑內(nèi)布置 3口減壓井和 1口觀測兼?zhèn)溆镁?，坑外布?6 口減壓井。減壓井終孔徑為 6 0 0 m m，井管 2 7 3 m m，井深為 5 1 m，過濾 器長 1 5 m。根據(jù)工況，坑外 6口減壓井在開挖至大底板前盡量不抽 水，只作為應(yīng)急備用和觀測井使用：待大底板澆搗完畢，坑內(nèi) 減壓井封井后，再開啟使用坑外減壓井。3 2 3 降水對周邊影響 的預(yù)測 從預(yù)測等值線圖可以看出，運行坑內(nèi)3口減壓井時，能 保證基礎(chǔ)底板的正常開挖，運行坑外 5口減壓井，可以確保 基坑開 挖至底部及基礎(chǔ)大底板施工的安全(圖 6)。圖 6 減 壓井運行 時承壓 水水位 降深預(yù)測等值線 圖 3 2 4 承 壓 水 施 工 控 制 減壓井降水實行 2 4 h 值班制，變化的，根據(jù)水位的變化進行抽水。對于每一層土方，均要求按照先盆式后中心島式的形式 進行，即開挖支撐下方土方，余土堆至中心區(qū)域，形成中心 島一支撐及時跟進施工，同時駁運中心島土方，并挖成盆 式一當支撐形成并達到設(shè)計強度時，再開挖下一皮土方。支撐區(qū)域 4個對稱施工段同時開挖，每個施工段 1 臺 0。4 m 3 挖機在支撐下方，1 臺 1 m。挖機將土水平翻運至棧橋 下方，1臺 l m 3 抓斗履帶吊在施工棧橋上垂直駁運，并直接 裝車外運。每層土方分兩次開挖，每次高度不得超過 2 5 m。中心 島按照 1：1 5的坡度放坡，保證中心島邊坡的穩(wěn)定(圖 7)。值班人 員定 時觀 測水位4 2 3 支撐施 工 為防止突然停電對降壓井施工的影響，確?；影踩?，準備一臺柴油發(fā)電機作為降壓井降水的應(yīng)急電源。4 土方開挖及支撐施工 4 1土方開挖原則 本工程基坑面積 5 5 4 0 m ，挖土總量 1 0萬 m。；基坑開挖 過程 中，充分利 用“時空效應(yīng)”理論，采取“盆式、分塊、分層分 皮，平面、空間對稱、留土護壁、限時、及時支撐”的開挖原則，進行土方施工。同時將挖土與支撐緊密聯(lián)系、相互穿插施工，減少無支撐暴露時間，保證基坑的安全。4 2 土方及支撐施工 4 2 1 分層、分 塊 劃 分 按照 4道支撐布置，土方開挖垂直向按 6皮劃分：平面 內(nèi)共分 5 個區(qū)域，采用中心島式挖土，先進行中心島挖土，然 后按照對稱原則進行 I、4個區(qū)域的土方開挖。4 2 2 土 方施 工 圖 7 土方開挖剖 面示意 環(huán)形 支撐體 系要 求每道支撐 全部形成并達 到設(shè)計要 求 的強度后，才可進行下一層土方的開挖，因此，支撐體 系形 成 的快慢是決定基坑施工進度的關(guān)鍵。施工過程中，墊層控制 在挖土后 2 4 h內(nèi)形成，支撐在隨后 4 8 h內(nèi)形成，有效控制 基坑變形。5 實施效果 通過選擇符合工程特點的基坑支撐圍護體系，科學設(shè)置 降水設(shè)備，合理的安排土方開挖及支撐形成的施工流程，本 工程在 3個月 內(nèi)完成 了 1 0萬 m。的 土方開挖和 4道混 凝土 支撐的施工，各項監(jiān)測數(shù)據(jù)均在控制范圍內(nèi)，既確保了工期，又創(chuàng)造了良好的社會和經(jīng)濟效益。圓環(huán)形支撐在本工程的深 基坑施工 中運 用是成功 的。參考文獻 葛紀元，張健全，王志強：高層建筑深基坑7 4 m直徑環(huán)形支護結(jié) 構(gòu)設(shè)計與施工U】，建筑施工，2 0 0 2，6 6 7 9 維普資訊 http:/